[發明專利]一種微波快速中低溫干餾煤的方法

有效

• 申請號: 200810232680.4
• 申請日: 2008-12-25
• 公開（公告）號: CN101440290A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 蘭新哲;趙西成;馬紅周;宋永輝;李洪奇;周軍;張秋利
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于煤炭熱解技術領域，涉及一種低變質煤種的中低溫干餾的方 法，該方法主要應用于低變質煤熱解生產蘭炭(半焦)、煤焦油和低溫干餾 煤氣。也可用于煤干燥、火力發電廠和鍋爐用煤入爐前預處理，提取煤中的 焦油和有價氣體成分。

背景技術

隨著石油、天然氣資源的日趨緊張，煤炭資源進一步開發利用，尤其是 潔凈煤燃燒和煤化工技術的發展逐漸成為我國能源開發利用研究的重心。

我國是一個多煤炭、缺石油、少天然氣的國家，當前我國煤炭主要用作 發電、煉焦和動力等行業。通常要求低硫優質煤炭或煤種(如煉焦用的氣煤、 肥煤、焦煤和瘦煤)。我國煤炭資源雖然比較豐富，但優質煤炭資源僅占一 半左右，其余為褐煤、長焰煤、氣煤、不粘煤等低變質煤資源。褐煤、長焰 煤、氣煤、不粘煤等年輕煤種因水分高、灰分高、揮發分高、熱值低，常被 當作低質燃料動力煤；加上易分化和自燃，不宜長途運輸，也就成為難以異 地加工利用的煤資源。

侏羅紀煤等年輕低變質煤種占我國煤炭資源儲量的40％左右，在晉陜蒙 寧甘等地區高達70％以上。2007年我國生產煤炭25.1億噸，優質煤占65％， 儲量較大的低變質煤產量較少。此外，在開采優質煤的同時，其伴生低質煤 炭資源因市場原因不能同步采出，造成煤炭資源浪費。

從煤質組成和分子結構分析，侏羅紀煤是適宜綜合利用的煤種。侏羅紀 煤富含油及吸附甲烷水分等，均是生產煤化工產品的主要原料，對于常規水 資源缺乏的地區，侏羅紀煤是良好的煤化工原料。侏羅紀煤是高揮發分煤種， 其分子結構可以看作無煙煤與油氣分子的結合體，采取適當的加工方法把侏 羅紀煤中的油氣成分分離出來(類似于油頁巖加工利用)，可以緩解我國石 油和天然氣供求矛盾。此外本發明也可用于褐煤及油頁巖的深加工。

煤炭的中低溫熱解及分離提取高附加值油氣成分的干餾技術作為符合 清潔煤技術的傳統煤炭轉化和利用技術，對我國煤炭資源的合理利用具有重 要的意義。

煤干餾(coal?carbonization)是煤化工的重要過程之一。指煤在 隔絕空氣或控制空氣量的條件下加熱、分解，生成焦炭/半焦(蘭炭)、 煤焦油、粗苯、煤氣等產物的過程。按加熱終溫的不同，可分為三種： 900℃～1100℃為高溫干餾，即焦化；700℃～900℃為中溫干餾；500℃～ 700℃為低溫干餾。

煤干餾過程主要經歷如下變化：當煤料的溫度高于100℃時，煤中 的水分蒸發出；溫度升高到200℃以上時，煤中結合水釋出；高達350 ℃以上時，粘結性煤開始軟化，并進一步形成粘稠的膠質體(泥煤、褐 煤等不發生此現象)；至400℃～500℃大部分煤氣和焦油析出，稱一次 熱分解產物；在450℃～550℃，熱分解繼續進行，殘留物逐漸變稠并固 化形成半焦(蘭炭)；高于550℃，半焦(蘭炭)繼續分解，析出余下的 揮發物(主要成分是氫氣、甲烷等)，半焦失重同時進行收縮，形成裂 紋；溫度高于800℃，半焦體積縮小變硬形成多孔焦炭/半焦或蘭炭等。 當干餾在室式干餾爐內進行時，一次熱分解產物與赤熱焦炭及高溫爐壁 相接觸，發生二次熱分解，形成二次熱分解產物(焦爐煤氣和其它煉焦 化學產品)。

煤中低溫干餾的產物是焦炭或半焦(蘭炭)、煤焦油和煤氣。

煤干餾產物的產率和組成取決于原料煤質、爐結構和加工條件(主 要是溫度和時間等工藝條件)。隨著干餾終溫的不同，煤干餾產品也不 同。中低溫干餾固體產物為結構疏松的黑色半焦(蘭炭)，煤氣產率低， 焦油產率高；高溫干餾固體產物則為結構致密的銀灰色焦炭，煤氣產率 高而焦油產率低。中溫干餾產物的收率，則介于低溫干餾和高溫干餾之 間。煤干餾過程中生成的煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化 工原料。高溫干餾主要用于生產冶金焦炭，所得的焦油為芳烴、雜環化 合物等的混合物，是工業上獲得芳烴的重要來源；中低溫干餾煤焦油比 高溫焦油含有較多烷烴，是人造石油重要來源之一，通過加氫輕質化可 以作為燃料油。